En el estudio de Karr-Llienthal, se han comparado  los sistemas orgánicos y convencionales durante 30 años, se ha tenido en cuenta que el aporte cuantitativo de Nitrógeno sea igual para ambos. Sin embargo lo que cambia, debido a las propias características de ambos sistemas, es el modo en el que el Nitrógeno está presente en el suelo.

En explotaciones convencionales, la mayoría del Nitrógeno disponible durante el periodo productivo procede de fertilizantes sintéticos que son rápida y fácilmente disponibles. En explotaciones orgánicas o ecológicas, el nitrógeno se provee gracias a una matriz compleja que comprende el N ya almacenado de forma natural, el N asimilado gracias a leguminosas que lo fijan del disponible en el aire, y el N provisto de estiércol o formas aprobadas por los métodos ecológicos. La diferencia entre estas formas de N es que en la agricultura ecológica, las formas de nitrógeno se van distribuyen lenta y gradualmente. Su diferencia es comparable a la de una persona que consume un caramelo en lugar de una manzana. Suponiendo que ambas tuviesen igual aporte de azúcares, el azúcar del caramelo es rápido, provoca una subida súbita de azúcar que dura poco, teniendo una sensación de caída en la estamina, como si hubiésemos “agotado” la energía. (Es un gran problema para los diabéticos). En el caso de la manzana, los azúcares son liberados lentamente debido al lento proceso de la síntesis de los nutrientes procedentes de la manzana. No hay pico de azúcar, sólo un periodo más prolongado con un suministro constante de azúcar.

Volviendo al caso vegetal, en la agricultura convencional, al tener Nitrógeno de rápida absorción, las plantas tienen un periodo de rápido crecimiento vegetativo en el que se producen picos de desarrollo vegetativo, con producción de más hojas y por tanto más cloroplastos, encadenando la producción de carotinoides forzando la producción rápida de fruto. En la agricultura ecológica, el proceso es más prolongado, dado el suministro equilibrado de nitrógeno, no se produce ningún pico de crecimiento, permitiendo una mayor variedad de azúcares procedentes de la fotosíntesis y desviando recursos para la producción de vitamina C y poli fenoles.
Esta planta tendrá un limitado contacto con pesticidas, y si es comercializada siguiendo el proceso ecológico, menos conservantes.

Existe además una dimensión medioambiental relacionada con este proceso, el aporte de N es gradual en lo alimentos orgánicos, adecuándose a las necesidades de la planta, por lo que su asimilación es la correcta, evitando la contaminación de acuíferos o de la atmósfera.

¿Cuál es el proceso interno de las plantas en ambos sistemas?

Podemos analizar las diferencias entre los sistemas ecológicos y convencionales basándonos en la fisiología de los tejidos vegetales.

Un manzano o una planta de pepino comienzan con un código genético que, influido en determinados parámetros por las condiciones de cultivo, determina el número de células de cada manzana o pepino cosechado. Las diferentes gradaciones en tamaños en la cosecha está determinado por:

• El tiempo de comienzo y ratio de desarrollo de la fruta o vegetal

• La condiciones durante la estación de cultivo, especialmente temperatura, agua y nutrientes al alcance de la planta.

• las plagas y grado de infestación y tratamientos fitosanitarios  y de poda recibidos

Dado que cada fruto comienza su vida con un número determinado de células, si la fruta es grande mayores células tendrá, así como mas espacio intersticial lleno de aire que en una fruta mas pequeña. Esos espacios intersticiales contienen pocos nutrientes, la mayoría de los nutrientes están presentes en el interior de las células, donde el crecimiento y la actividad metabólica ocurren.
Las plantas que reciben excesivos aportes de agua y nutrientes, especialmente nitrógeno, sufren un shock fisiológico, que conduce a lo que científicos han descrito como “fotosíntesis por esteroides”, Este exceso de nutrientes incrementa la producción de cloroplastos dentro de las células, lo que produce la producción fotosintética de azúcares, los precursores de los carotenos, así como grasas y proteínas dependiendo del producto.

Esta es la razón porque beta carotenos y vitamina A están presentes en mayores cantidades en alimentos convencionales, ya que los carotinoides son uno de los pocos medios bio sintéticos que tienen las plantas de sintetizar energía y nutrientes cuando tienen un exceso de aportes, también tienen una alta presencia de nitratos que pueden ser perjudiciales tanto para la planta, el medioambiente y la salud humana. Mientras la planta mantenga este nivel de aportes continuará su crecimiento vegetativo. Además plantas que se encuentran en esta situación, aparentemente privilegiada, normalmente enfocan su fotosíntesis a producir carbohidratos más simples, almidón y carotinoides, obviando la producción de nutrientes tan importantes para la salud humana y de la planta como el ácido ascórbico. No es necesario mencionar la importancia de la vitamina C, para la planta significa que sus tallos y elementos conductivos serán más frágiles y menos eficaces a la hora de comenzar la biosíntesis del ácido ascórbico, de manera que su ciclo reproductivo.

En el caso de agricultura ecológica, los niveles de vitamina C son mucho más altos que los de vegetales o frutas producidos con un excesivo aporte de Nitrógeno. Estas plantas están mejor dotadas para luchar contra enfermedades y cambios climáticos por su aporte de vitamina C y antioxidantes,  por lo que no absorberán los venenos procedentes de los tratamientos fitosanitarios.